Virtuelle Kraftwerke, in denen viele dezentrale Anlagen zusammengeschlossen werden, sollen künftig die Aufgaben von konventionellen Kraftwerken in den Regelenergiemärkten übernehmen. Dabei ist der Zusammenschluss einer Vielzahl von Photovoltaik-, Windkraft-, Biomasseanlagen und Speichern notwendig, um eine erforderliche Poolgröße für die Teilnahme an den Strommärkten zu erreichen. Eine Herausforderung liegt dabei in dem technischen Betrieb solcher Anlagenparks. Denn mit mehr Anlagen steigt die Gefahr von Cyberangriffen oder Störungen.
Diesem Problem hat sich das Projekt „SecDER“ angenommen und ein Schutzsystem entwickelt, das virtuelle Kraftwerke automatisiert vor Ausfällen schützen soll. Es nutzt dafür künstliche Intelligenz, um Cyberangriffe und Störungen zu erkennen. Anders als marktübliche Systeme arbeitet das neue System nur mit Daten der Kommunikation zwischen den Anlagen in virtuellen Kraftwerken, wie es vom Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE heißt.
„Cyber-Angriffe auf Energiesysteme lassen sich nicht vollständig vermeiden. Und wir müssen davon ausgehen, dass die Angriffe in diesem Bereich in Zukunft noch weiter zunehmen“, sagt Projektleiter Tobias Schellien vom Fraunhofer IEE. „Deshalb haben wir im Projekt SecDER den Systemen beigebracht, auf Cyber-Angriffe und Störungen so zu reagieren, dass Totalausfälle vermieden werden.“ Dazu seien Cyberangriffe auf ein Modell eines virtuellen Kraftwerks simuliert worden. Es sei herausgekommen, dass erfolgreiche Attacken nicht immer von den Betreibern bemerkt wurden. Die bislang genutzten Überwachungssysteme reagierten nicht unbedingt auf die Ausfälle einzelner Anlagen, heißt es zur Begründung.
Die Forscher gehen aber davon aus, dass auch vereinzelte Ausfälle von Anlagen die Sicherheit des Gesamtsystems gefährden und zu dessen Abschaltung führen könnte. Das vom Projektkonsortium entwickelte System widmet sich diesem Problem. Das sogenannte Intrusion-Detection-System erkennt mittels Machine Learning sowohl Cyberangriffe als auch technische Störungen automatisch und wehrt diese ab. Das ganze System werde dafür in eine passende Cybersafe-Position versetzt, so die Wissenschaftler. In diesem Zustand kann keine unsichere Steuerungsmaßnahme (unsafe control action UCA) mehr ausgeführt werden. Diese Cybersafe-Position variiere jedoch je nach erkannter Störung. Trotz laufender Angriffe und Störungen könnten somit virtuelle Kraftwerke weiterhin zuverlässig Strom erzeugen.
Da für das „SecDER“-Intrusion-Detection-System nur allgemeine Daten und Kommunikationskanäle, die jede Anlage mit ihrem virtuellen Kraftwerk teilt, genutzt werden, nicht jedoch Daten aus einem spezifischen Netz und Systemen einer spezifischen Anlage, sei die Lösung unabhängig von jeder speziellen proprietären Technologie, spezifischer Netzwerkarchitektur oder -protokollen.
Im Forschungsprojekt ist zunächst ein Prototyp entwickelt worden, der nun mit der Wirtschaft weiterentwickelt werden sollen. Neben dem Fraunhofer IEE waren auch das Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologien SIT sowie die Hochschule Hannover und die Unternehmen Decoit, Enertrag und ANE an dem Projekt beteiligt. Das Bundeswirtschaftsministerium förderte das im April 2021 gestartete Projekt über die Laufzeit von drei Jahren mit insgesamt 2,7 Millionen Euro.
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